基于偏振的倏逝波及Goos-Hanchen位移研究

用最小光程法计算出Goos-Hanchen位移和倏逝波的穿透深度.得出的结论是:不同偏振态的入射光其倏逝波的Goos-Hanchen位移和穿透深度不同,入射光的平行偏振p分量的穿透深度和Goos-Hanchen位移是垂直偏振s分量的n12倍.

在负折射率材料中的Goos-hnchen位移

左手介质具有不同的电磁特性,光入射到RHM-LHM界面上发生全反射时,将会发生一些违反“常规”的现象.本文计算了Goos-hnchen位移,并证明了在RHM-LHM界面,Goos-hnchen移位总是负的,与能流的方向一致.

Goos-Hanchen位移的两种计算方法

从倏逝波转移能量的观点和时间延迟的概念出发计算了光波全反射Goos-Hanchen位移的大小。

Goos-Hanchen位移数值求解及其在光学教学中的应用

微纳光学中Goos-H?nchen位移是重要的现象,虽然通过稳相法可得其数值结果,但学生很难将求解过程与实际物理现象相联系.针对此问题,本文提出基于角谱理论计算光斑的空间分布及反射光斑与入射光斑之间的位移.由于稳相法适用于有限孔径平面波和傍轴高斯光束,为了与稳相法结果对比,本文以高斯光束入射至近零介电常数介质为例进行计算,相关数值计算步骤可推广至任意均匀各向同性介质、任意模式光束的计算,结果表明当入射角度远离临界角时数值计算与稳相法结果相符,但在临界角附近,稳相法结果中存在相位突变形成的极点,不符合实际情况,而数值结果能够更准确的描述高斯光束的偏移情况.本文提供了另一个角度来观察实际光束的Goos-H?nchen位移,可帮助学生加深对Goos-H?nchen位移的理解,了解稳相法适用条件及光束强度分布的变化.

古斯-汉欣(Goos-Hnchen)位移的研究

该文解释了由古斯-汉欣位移引出的违反相对论的因果律佯谬问题;导出了共振激发下古斯-汉欣位移增强必须满足的条件;在此基础上,用波长为860 nm的半导体激光在实验上获得了迄今为止最大的0.9 mm的正向位移和0.2 mm的负向位移;同时,利用双面金属包覆波导中超高阶导模的特殊性质和增强的古斯-汉欣位移实现了高灵敏的位移和溶液浓度的传感以及观察空间色散的超棱镜效应.

非均匀介质透射波Goos-Hnchen位移的研究

基于不变嵌入理论,推导出电磁波入射到非均匀介质平板,反射系数和透射系数的耦合波方程;利用稳态相位方法,分析了透射波Goos-Hnchen(GH)位移的性质。通过数值计算,研究了入射角和介质厚度对透射率及GH位移的影响。结果显示,介质厚度一定时,透射率在特定角度具有极大值,对应的透射波发生负的GH位移,并且位移绝对值最大;入射角不变时,透射率和GH位移随厚度呈周期性变化,厚度增加,透射率呈下降趋势,但GH位移呈增大趋势。GH位移受入射角和介质厚度的影响很大,因此,可以通过调节厚度和入射角,获得合适的透射率和GH位移。

反向Goos-Hnchen位移及负群时延

研究了光束通过空气中的光密介质板(量子力学方势阱的光学类比)时反射光束和透射光束的Goos-Hanchen位移及所需的群时延。结果表明,在非共振点上,反射光束和透射光束的Goos-Hanchen位移是相同的,并且在一定的条件下可以为负值,给出了Goos-Hanchen位移为负的充分条件和必要条件,讨论了该位移与Snell折射定律关系。同时给出了群时延为负的充分条件和必要条件。

消失态与Goos-Hnchen位移研究

假定媒质1中有一个光束以入射角θ1向两媒质组成的界面入射,而界面两侧的媒质折射率为n1、n2(n1>n2),入射角大于临界角即θ1>θ1c=sin-1n2/n1;那么几何光学预期将发生全反射。但在实际上,光束进入了媒质2并在与界面平行方向前行一段距离,然后才返回媒质1。反射光束的令人惊奇的平移于1947年由Goos和Hnchen测出。在媒质2中,波由两个波数所描述——与界面平行方向k||=k0n1sinθ1,与界面垂直方向的虚波数k⊥=jk0(n12sin2θ1-n22)^(1/2);而在垂直方向波呈指数式下降,即消失态。本文对消失态与GH位移作原理性研究,特别关注双界面问题。正如人们后来所知,部分反射时在入射波束与反射波束之间也有位移。然而,关于GH位移的精确理论至今尚不存在,实验研究变得重要了。例如,关于GHS谐振,关于反向GH位移,关于负群延时等等,均有待作进一步研究。

单负双负磁导率和电容率介质中的Goos-Hnchen位移

推导了Goos-Hnchen位移的表达式,讨论了光线从双正介质(电容率ε>0,磁导率μ>0)或双负介质(ε<0,μ<0)中入射到双正介质、双负介质或单负介质(ε>0,μ<0或ε<0,μ>0)界面的Goos-Hnchen效应.

光在不同界面反射时的Goos-Hnchen位移

分别计算了光由正折射率材料入射到负折射率材料,由负折射率材料入射到正折射率材料,由一种负折射率材料入射到另一种负折射率材料时,反射光束所产生的Goos-Hnchen位移.材料的吸收作用以及TE和TM极化对Goos-Hnchen位移的影响被分析.

利用特例证明Goos-Hnchen位移

当发生全内反射时,入射到光疏媒质的能量全部被反射出去。但在计算透射波平均能流时,发现其沿界面的分量并不为0,这部分能量是从哪里来的?本文利用Goos-Hanchen效应给予了证明。

拓扑绝缘体和手征介质界面的Goos-Hnchen位移和Imbert-Fedorov位移

研究了线极化波在拓扑绝缘体和手征介质分界面上全反射时的Goos-Hnchen(GH)侧向位移和Imbert-Fedorov(IF)横向位移特性.使用修正的能流法推导出各位移表达式,数值计算分析了入射角、拓扑磁电耦合效应、手征性等对位移的影响.结果表明,当TE波入射时,拓扑绝缘体的磁电耦合效应或手征介质的手征性对两种位移的影响较为一致,即拓扑磁电耦合对GH和IF位移均为抑制,手征性对位移基本为单调增强或单调抑制.而TM波入射时,拓扑磁电极化率会使位移先增大后减小,位移存在一个极值,手征参数的增大使该极值向拓扑磁电极化率较小值方向移动;手征参数对位移的影响虽基本上是单调性的,但在某些情况中较为特殊,如右旋圆极化波的GH位移在拓扑磁电极化率对位移增强阶段,手征性也将增强位移,而在拓扑磁电极化率对位移抑制阶段,手征性也同时抑制位移.对拓扑绝缘体和手征介质界面GH和IF位移的研究,为测量拓扑磁电耦合特性及手征电磁交叉极化性质提供了一种光学方法.

一维光子晶体中亚波长缺陷膜对Goos-Hnchen位移的调制特性

利用传输矩阵法分析一维光子晶体中亚波长缺陷膜对缺陷模频率处Goos-Hnchen位移的调制特性,讨论了亚波长缺陷膜的厚度、磁导率及介电常量对一维光子晶体缺陷模频率处的Goos-Hnchen位移的影响.研究发现:一层几何厚度极小的亚波长薄膜即可非常灵敏地调制一维光子晶体缺陷模频率处Goos-Hnchen位移的位置及其大小;并且当亚波长缺陷膜为左手材料时,Goos-Hnchen位移随亚波长缺陷膜物理参量的变化趋势与普通右手材料时的情形完全相反.

非线性左右手媒质界面的Goos-Hnchen位移

由均匀平面电磁波在左右手媒质界面满足的切向边界条件出发,推导了电磁波由线性传统媒质入射到非线性左手媒质时波的传播特性。利用时间延迟的方法,给出全反射情况下媒质界面非线性Goos-Hnchen位移表达式。分析了非线性左手媒质界面的侧向位移随入射角及入射波电场强度的变化关系,发现入射波场强对传输特性起决定作用:当入射波电场小于临界场强时,调节入射场强可以控制相应的侧向位移;当入射波电场大于临界场强时,不再满足全反射条件,部分入射波透射到非线性介质中。波导中加入非线性介质不仅可以调节侧向位移的大小,且可以实现对入射波场强的控制。

古斯-汉欣(Goos-Hnchen)位移研究综述

古斯-汉欣位移是一种反常的光学现象,当一束有限横截面积的光束在不同折射率的两种介质界面发生全反射时将产生一个侧向的位移,也就是说反射点和入射点不在同一点,此位移就称为古斯-汉欣(Goos-Hnchen,GH)位移。通过介绍近年来国内外的研究发展历程,研究了GH位移的数学推导、量子散射以及其在位移传感器、溶液浓度变化的测量等方面的实际应用。

基于液晶光阀和光束分析仪的Goos-Hnchen位移的简单测量

Goos-Hnchen(GH)位移只有波长数量级,在实验测量上比较困难。提出了一种基于液晶光阀(LCLV)和光束分析仪(LBP)直接测量GH位移的新方法。研究了LCLV对光偏振态调制的特性,结果发现,当外接电压发生变化时,光的偏振态也随之变化。利用LCLV对光偏振态的调制和LBP记录光斑的重心位置的变化,直接测量出TE和TM两种偏振态入射时棱镜单界面反射光束的GH位移差。这个探测方法简单,不需要复杂的外部处理电路,且实验结果与理论结果很吻合,此方法也可以进一步直接测量二维位移。

全反射地震P波的Goos-Hanchen效应定量分析

利用反射波相角推导出了反射P波在反射界面的横向偏移和横向偏移渡越时间,讨论了Goos-Hanchen效应对P波正常时差所造成的影响。结果发现,对于掠入射波或当入射角在临界角附近时,反射P波的GoosHanchen效应较为明显,故在实际的地震资料处理中应进行横向偏移效应的误差校正。

双轴各向异性介质表面的Goos-H?nchen位移和Imbert-Fedorov位移

本文给出双轴各向异性介质表面的Goos-H?nchen(GH)位移和Imbert-Fedorov(IF)位移。根据电磁波在介质中传播需要遵循的色散方程和在介质分界面上需要遵循的相位匹配条件,得到双轴各向异性介质表面发生全反射的条件。在此基础上根据稳态相位法和能流法得到发生全反射时GH位移和IF位移的表达式。

量子力学的Goos-Hanchen效应

指出量子力学也存在类似于电磁波的Goos-Hanchen效应.用二维波包在二维势阶的散射模型分析了Goos-Hanchen效应的内在原因.

Goos-Hanchen效应的声学模拟及在地球物理中的应用

在概述古斯-汉森效应(Goos-Hanchen)的声学模拟的基础上,提出反射P波在液体-固体(液-固)界面上产生的横向位移的新物理模型。以水-有机玻璃界面为例,对反射P波的一些物理特性进行数值计算和分析。结果表明,对于过入射临界角区域,反射P波在液-固界面上会产生一个横向位移;反射P波在界面上的传播速度不但与界面两侧介质的物理参数有关,还与入射P波的入射角有关。因此可以预测,在声波测井中测量到的首波信号可能是反射P波,而不是传统声波测井模型中描述的"滑行折射P波";将液-固界面上的声学横向位移的物理模型推广到固体-固体(固-固)界面上,可建立一种大角度(过入射临界角)入射的地震勘探数据的精确时-深转换算法。